Моделирование и оптимизация в виртуальной среде

Моделирование и оптимизация в виртуальной среде

 

Преимущества виртуального ввода в эксплуатацию с помощью пакета решений для цифрового предприятия Digital Enterprise Suite

Цифровизация открывает новые возможности для быстрого вывода на рынок сложных продуктов, обеспечивая гибкость и эффективность без ущерба качеству. Это стало возможным благодаря комплексному подходу на протяжении всей цепочки создания стоимости.

Ввод в эксплуатацию новой производственной машины, ячейки или линии является решающим этапом проекта, который покажет, будет ли вся система, включая механику, электрику и автоматику, работать должным образом. Если что-то пойдет не по плану, это может привести к внезапным задержкам и крупным затратам. Виртуальный ввод в эксплуатацию значительно снижает такие риски.

Первым шагом является подготовка мехатронной модели на основе трехмерных данных, которые отображают физические и кинематические свойства машины. Виртуальная модель, связанная с реальной программой ПЛК реальной системы, позволяет оценить всю систему автоматизации. В зависимости от требований для этой цели можно использовать как реальный, так и виртуальный контроллер. Объединение этих двух имитационных моделей приводит к созданию цифрового двойника реальной машины, который помогает имитировать, проверять и оптимизировать ее поведение. Все полученные данные и обнаруженные ошибки могут быть использованы в целях оптимизации до начала реального производства. Это сокращает время, риски и затраты, связанные с фактическим вводом в эксплуатацию.

Непредвиденные ошибки увеличивают затраты в 10 раз на каждом технологическом этапе.

Устранение ошибок на ранней стадии

В модели Six Sigma особое внимание уделяется выявлению возможных ошибок на ранней стадии. В результате мы можем рассчитать квоты по количеству ошибок на этапе бизнес-процесса. А главное, что, прибегнув к моделированию, мы увидим, как невыявленные ошибки способны распространяться по всей цепочке создания стоимости. Чем позже они обнаружены, тем дороже их устранение: затраты возрастают в десять раз за этап разработки. Вот почему виртуальный ввод в эксплуатацию имеет такой большой потенциал как для машиностроителей, так и для производственных предприятий в целом.

Внедрение нового подхода

Быстрое и надежное создание высокопроизводительного оборудования

Во время разработки оборудования существует множество рисков, которые могут поставить под угрозу запуск в производство по графику. Так стоит ли доводить процесс до финальной сборки и только затем устраивать комплексную проверку машины?

Проблемы или ошибки, обнаруженные в виртуальной среде, не требуют дорогостоящего ремонта, а устраняются быстро и эффективно. При сборке реальной машины ее виртуальный аналог можно использовать для тестирования и отладки кода ПЛК, что позволяет более эффективно и гибко задействовать ресурсы.

Испытания и моделирование оборудования с использованием виртуального ввода в эксплуатацию обеспечивают плавный переход к реальному процессу. Это значительно сокращает дорогостоящий, рискованный и медленный этап ввода в эксплуатацию. Большие и сложные машины, которые чаще всего проверяются только на территории клиента, можно опробовать заранее благодаря цифровому двойнику производственной линии клиента. А выполняемый компанией «Сименс» виртуальный ввод в эксплуатацию помогает предотвратить дорогостоящее повреждение реальной машины. Общее время, необходимое для ввода в эксплуатацию реальной машины, сокращается до 70 %.

За счет того, что происходит объединение в сеть, а также выполняется распараллеливание этапов проектирования, строительства и программирования, стадии моделирования и тестирования позволяют тщательно оптимизировать производственные системы и процессы перед фактическим вводом в эксплуатацию. Результаты, полученные при гибком и эффективном моделировании, будут полезны даже при проектировании продуктов следующего поколения.

Цифровые модели эффективно создаются с помощью системы автоматизированного проектирования Mechatronic Concept Designer, которая предоставляет множество способов сэкономить время при создании цифровых моделей для виртуального ввода в эксплуатацию. К ним относятся многократное использование мехатронных компонентов, а также соединение и кинематизация компонентов машины.

 

Благодаря моделированию на ранней стадии разработки можно опробовать альтернативные решения и даже подключить эти модели к реальному контроллеру для проверки концепции машины. Такое соединение может быть установлено с реальным (SIMATIC, SINUMERIK) или виртуальным (PLCSIM Advanced) контроллером. Используя код реального ПЛК, мы получаем очень реалистичное моделирование также на ранней стадии разработки.

 

Цифровой двойник будет полезен не только при виртуальном вводе в эксплуатацию, но и в обучении операторов машин, которые смогут ознакомиться с управлением машиной или системой и человеко-машинным интерфейсом, прежде чем приступить к работе на реальном предприятии. Это сокращает время на ознакомление с особенностями машины.

Стандартная база данных

Единое портфолио для всех этапов разработки

Виртуальный ввод в эксплуатацию возможен благодаря единой базе данных. При автоматизации виртуальные представления компонентов, известные как цифровые двойники, могут устанавливать связь между собой уже на этапах проектирования и конструирования.

«Сименс» делает это возможным, связывая проект с программными инструментами для управления жизненным циклом продукта (PLM) и с компонентами системы автоматизации Totally Integrated Automation (TIA). Этот всеобъемлющий, комплексный портфель предоставляет широкий спектр уникальных вариантов проверки.

Моделирование с помощью цифровых двойников продукта и производства

Возможность передавать данные с одного этапа на другой значительно снижает количество ошибок

Реальный ввод в эксплуатацию будет ускоренным и менее рискованным благодаря обнаружению и устранению ошибок на ранней стадии

Чем больше времени требуется для ввода оборудования в эксплуатацию, тем дольше финансовые ресурсы сдерживают деятельность производственного цеха. Это означает, что каждый раз, когда у нас есть возможность устранить любое ненужное действие, выполняя задачу заранее на цифровом двойнике, мы остаемся в выигрыше.

Майкл Майер, управляющий директор Maier Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG

Подробнее

Полностью интегрированные решения

Целый спектр полностью интегрированных решений «Сименс» поддерживает виртуальный ввод в эксплуатацию, от проектирования и автоматизации до установки машинного оборудования на заводе. Цифровые близнецы продукта и производства, которые можно непрерывно оптимизировать с помощью моделирования и тестирования, создаются с использованием общей модели данных.

Для строительства

Машинное моделирование

Система автоматизированного проектирования Mechatronics Concept Designer предоставляет комплексное решение для работы сразу по нескольким направлениям. Механика, электрика и автоматика могут развиваться параллельно на основе множества симуляторов и функциональной модели. После тестирования и оптимизации модели ее данные могут быть использованы на последующих этапах разработки.

Производственное моделирование

Структура и функции производственных линий разрабатываются, моделируются и тестируются в виртуальной среде с использованием проектировщика производственной линии Line Designer. Это позволяет оптимизировать все производственные процессы до мельчайших деталей, пока не будет уверенности в корректной работе фактического производства.

Для автоматизации производства

Моделирование машин и систем

В полностью интегрированном портале автоматизации (TIA Portal) программируемый контроллер PLCSIM Advanced позволяет инженерам выполнять виртуальный ввод в эксплуатацию, благодаря чему возможны моделирование и валидация без необходимости использования аппаратного контроллера. С помощью открытых интерфейсов можно моделировать и другие компоненты линий или ячеек.

Моделирование машинного оборудования

Портфель цифровых технологий для станков служит целям значительного повышения производительности и эффективности машиностроения: сокращается время разработки и запуска, что является ключом к укреплению и расширению конкурентных преимуществ компании на мировых рынках.